Hydrogen adsorption on boron doped graphene: an {\it ab initio} study
R. H. Miwa, T. B. Martins, A. Fazzio
用{ \it ab initio}方法研究了硼掺杂石墨烯片的电子和结构性质，以及氢原子在硼掺杂石墨烯片上的化学吸附过程.
The electronic and structural properties of (i) boron doped graphene sheets, and (ii) the chemisorption processes of hydrogen adatoms on the boron doped graphene sheets have been examined by {\it ab initio} total energy calculations.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Adsorption of Sugars on Al- and Ga-doped Boron Nitride Surfaces: A Computational Study
表面上的分子吸附是许多应用的关键要素，包括传感和催化。非侵入性糖感测由于其对糖尿病护理的重要性而一直是研究的活跃领域。糖在模板表面上的吸附研究是问题的核心。在这里，我们研究掺杂六方氮化硼片（$h$-BNNs）作为葡萄糖和葡萄糖胺的吸附和传感模板。使用第一性原理计算，我们发现，葡萄糖和氨基葡萄糖的吸附$h$-BNNs显着增强与Al和Ga的替代掺杂的片材。包括长程范德瓦尔斯修正给出约2eV的吸附能。除了发生在葡萄糖和Al/Ga掺杂的BN片之间的电荷转移之外，吸附改变了带隙的大小，从而允许对吸附进行光学检测。我们还发现Al掺杂的氮化硼片比Ga掺杂的氮化硼片更能提高葡萄糖和氨基葡萄糖的吸附能。我们的工作结果可以潜在地利用时，设计支持模板葡萄糖和氨基葡萄糖。
Selective adsorption of first-row atoms on boron nitride nanotubes: the effect of localized states
第一性原理计算揭示了具有不同电负性的第一行原子如锂（Li）、碳（C）和氟（F）在锯齿形单壁氮化硼纳米管（BNNT）上的吸附表现出令人惊讶的选择性。吸附能和吸附位置取决于被吸附物相对于宿主管中的B和N原子的化学活性。详细地说，F原子倾向于吸附在B原子的顶部，C原子在能量上有利于留在垂直于管轴的桥位上，而Li原子几乎不粘附到管上（吸热反应）。根据前线分子轨道理论，阐明了这三类元素在BNNTs上的吸附行为。此外，还探讨了吸附改性BNNTs电子结构的机理，并提出了一种可行的方法来定制BNNTs的电子性质。
Effect of Tube Radius on the Adsorption of Chlorothalonil on Single-Walled Carbon and Boron Nitride Nanotube Surfaces: A Theoretical Study for Environmental Remediation
本研究利用DFT与分子动力学模拟考察CLT在不同管径CNTs和BNNTs上的吸附，发现管径增大通过增强π-π堆积提升吸附，且BNNTs更适用于污染环境中CLT的检测与去除。
Family of boron fullerenes: general constructing schemes, electron counting rule and ab initio calculations
提出了一套通用的构建方案，预测了一个大家族的稳定的单元素硼，空心富勒烯的幻数为32+8k（k>=0）。这些新的硼富勒烯显着的稳定性，然后研究了激烈的从头计算。电子计数规则以及一个孤立的空心规则，提出了很容易显示的高稳定性和电子键合性能，这也表明适用于一些新预测的硼片和纳米管。
Enhanced adsorption of Xe and Kr on boron doped graphene sheet decorated with transition metals (Fe, Ni, Cu and Zn)
在商业和核工业中，有效吸附和分离Kr和Kr气体是非常重要的。系统的从头计算结果表明，过渡金属（TM）修饰的硼掺杂石墨烯（BDG-TM）片可以作为一个有效的衬底吸附捕获的氘和氪（吸附原子）。在BDG-TM基底上，吸附能（E_ads）显著提高，其变化规律为BDG-Cu > BDG-Ni > BDG-Fe > BDG-Zn。这种改进是原始BDG的大约四倍，是传统金属基底的两倍。Badar电荷分析和电荷密度差图表明，TM修饰改变了基底-吸附原子界面的电荷分布，从而使吸附原子的极化发生显著变化，导致Eads的显著提高。吸附原子的极化变化与电荷转移过程是相互联系的，通过计算吸附原子的有效电荷来衡量，它们遵循相同的E_ads序列，因此相互印证。偏态密度分析表明，Fe、Ni和Cu修饰体系在费米能级附近的Xe-p轨道与TM-d轨道发生了分裂和强杂化，揭示了强吸附。进一步，采用基于第一性原理的遗传算法分析了Cu原子的聚集和分散对Eads的影响，结果表明Cu原子的聚集会使Cu和Kr的Eads恶化.因此，对于实验实现，BDG片均匀分散的细Cu颗粒被提议作为基板。
Boron and nitrogen impurities in SiC nanoribbons: an ab initio investigation
采用基于密度泛函理论的从头计算方法，对碳化硅（SiC）纳米带中的替位式硼和氮杂质进行了理论研究。我们考虑了锯齿形和扶手椅边缘的氢终止SiC带。在这两个系统中，我们验证了硼和氮原子积极地倾向于本地化的纳米带的边缘。然而，虽然硼优先取代硅原子，但氮优先占据碳位点。此外，我们的电子结构计算表明，（i）取代的硼和氮杂质不影响扶手椅型SiC纳米带的半导体特性，和（ii）锯齿形纳米带的半金属行为保持在取代的硼杂质的存在下。相反，占据边缘碳位点的氮原子将半金属锯齿形纳米带转变为金属系统。
Energy of adsorption at semiconducting surfaces with Fermi level differently pinned -- ab initio study
结果表明，在半导体表面的吸附能关键取决于电荷转移到或从吸附物种。对于没有电荷转移的过程，如闭壳层体系的分子吸附，吸附能仅由成键决定。在涉及电荷转移的情况下，例如开壳层系统，如金属原子或解离分子，对于不同钉扎的费米能级，能量达到不同的值。对氨在氢覆盖的GAN（0001）上吸附的DFT模拟证实了这些预测：分子吸附与覆盖率无关，而解离过程能量变化几个电子伏。
Barrierless procedure for substitutionally doping graphene sheets with boron atoms: ab initio calculations
利用从头算方法，我们提出了一种简单而有效的方法来取代掺杂石墨烯片硼。该方法包括选择性地将石墨烯片的每一侧暴露于不同的元素。我们首先将膜的一侧暴露于硼，而另一侧暴露于氮。以这种方式进行，B原子将自发地结合到石墨烯膜中，而没有任何活化屏障。在第二步中，该系统应暴露于富H环境，这将从层中去除CN自由基并形成HCN，从而导致完美的替代掺杂。
Adsorption and absorption of Boron, Nitrogen, Aluminium and Phosphorus on Silicene: stability, electronic and phonon properties
采用密度泛函理论的从头计算方法研究了B、N、Al或P原子对石墨烯类单层硅-硅烯的化学功能化。报道了它们的结构、电子、磁性和振动性质。B、N、Al和P原子的最佳吸附位置分别为谷位、桥位、谷位和丘位。所有的放松系统与吸附/取代原子表现出金属行为与强键的B，N，Al，和P原子伴随着可观的电子转移从硅烯的B，N和P吸附原子/取代基。铝原子表现出相反的电荷转移，与n型掺杂的硅烯和较弱的键合。吸附原子/取代基在硅烯的声子谱中诱导特征分支，这可以通过拉曼测量来探测。利用分子动力学，我们发现所研究的系统至少在T = 500 K时是稳定的。我们的研究结果表明，硅烯具有非常活性和功能化的表面。
Hydrogen storage in pillared Li-dispersed boron carbide nanotubes
从头算密度泛函理论研究表明，柱撑碳化硼纳米管的储氢质量密度大于6.0wt%，体积密度大于45 g/L.碳纳米管中的硼取代极大地提高了Li原子与纳米管的结合能，并且该结合能（~ 2.7 eV）大于锂金属的结合能（~1.7 eV），防止了锂在高锂掺杂浓度下的聚集（或偏析）。氢气在锂分散的碳化硼纳米管上的吸附能在10 ~24 kJ/mol之间，适合于在室温和常压下进行可逆的氢气吸附/脱附。
Water on hexagonal boron nitride from diffusion Monte Carlo
尽管最近进行了一系列的实验和模拟研究，但缺乏对水分子与六方氮化硼相互作用强度的准确估计。在这里，我们报告的量子Monte Carlo结果的水单体的吸附在周期性的六方氮化硼片，这产生一个水单体的相互作用能为-84 +/- 5毫电子伏。我们使用的结果来评估几个广泛使用的密度泛函理论（DFT）交换相关泛函的性能，发现它们都偏离很大。然而，不同的吸附位点之间的相互作用能的差异，更好地再现DFT。
Broad boron sheets and boron nanotubes: An ab initio study of structural, electronic, and mechanical properties
基于数值从头算研究，我们讨论了一个结构模型的宽硼片，这是一个单一的石墨片的模拟，和硼纳米管的前体。该片材具有仅沿其扶手椅方向的sp杂化σ键的线性链、高刚度和各向异性键特性。纸张的起皱被解释为一种稳定sp σ键的机制。硼片的各向异性键合特性导致二维参考晶格结构，其为矩形而不是三角形。因此，相关硼纳米管的手性角范围为0至90度。由于硼片的电子性质，我们证明，所有相关的硼纳米管是金属，无论其半径和手性角，我们还假设存在的螺旋电流在理想的手性纳米管。此外，我们表明，硼纳米管的应变能将取决于它们的半径，以及对它们的手征角。这在纳米管系统中是一个相当独特的性质，它可能是纳米技术中不同类型的结构控制的基础。
Ozone adsorption on graphene: ab initio study and experimental validation
采用从头计算密度泛函理论方法研究了臭氧在石墨烯上的吸附行为。臭氧分子吸附在石墨烯基面上，结合能为0.25 eV，物理吸附的分子可以与石墨烯发生化学反应，形成环氧基团和氧分子。从物理吸附到化学吸附的活化能势垒为0.72 eV，化学吸附态的结合能为0.33 eV。结合能和能垒表明臭氧在石墨烯上的吸附是温和的、可逆的。在臭氧处理的石墨上的原子层沉积实验已经证实了在石墨烯基面上存在均匀的亲水基团。这一发现可以应用于石墨烯基面的各种化学功能化。
Single-Atom Adsorption on h-BN along the Periodic Table of Elements: From Pristine Surface to Vacancy-Engineered Sites
研究单原子在六方氮化硼上吸附行为，揭示空位工程对吸附能的影响，提出缺陷工程用于调控h-BN性能的方法。
Nonequilibrium transport equations and ab initio study of adsorption processes on carbon nanotubes
在碳纳米管（CNT）上气体吸附的理论研究中，原子的电离、极化、表面扩散和解吸的非平衡过程被认为是自洽的。该方法是基于Zubarev的非平衡统计算子方法和反应扩散理论。的一组非线性输运方程得到所选择的参数的描述：吸附的原子，电离和极化的原子在CNT的电磁场的平均数，和从CNT表面解吸的原子的平均数。从头算模拟进行了“气体单壁碳纳米管”系统的气体特别实际的利益：他和NO。所获得的吸附能值揭示了优选的本地化网站的吸收He原子以及它们的依赖关系的吸附距离。一个显着的影响，NO吸附CNT的电子性质的证明。分析了空位的存在对吸附性质的影响。结果表明，在空位形成的影响下，CNT结构进行重建，使NO分子的化学吸附。
Ab-Initio Simulations of Deformation Potentials and Electron Mobility in Chemically Modified Graphene and two-dimensional hexagonal Boron-Nitride
我们提出了一个从头算研究的电子迁移率和电子-声子耦合的化学修饰的石墨烯，考虑氟化和氢化石墨烯在不同的覆盖率。还研究了卤化硼碳氮（h-BCN），因为研究界对这种材料的兴趣越来越大。特别地，形变势通过密度泛函理论（DFT）计算，而载流子迁移率根据Takagi模型（S. Takagi，A. Toriumi和H. Tango，IEEE Trans. Electr. Dev. 41，2363（1994））。我们将证明，氢化程度降低的石墨烯可以在流动性方面与硅技术竞争。
Structure prediction based on ab initio simulated annealing for boron nitride
化合物在低温下可能的结晶变化对应于能源景观的局部极小值。通过模拟退火确定这些最小值是预测晶体结构的一种方法，其中每个晶胞的原子数是唯一使用的信息。它表明，这种方法可以应用到共价体系，在氮化硼的例子中，使用从头算能量在所有阶段的优化，即在全局搜索和随后的局部优化。提出了10个低洼结构候选者，包括层状结构和三维网络结构，如纤锌矿和锌尖晶石型，以及对应于β-BeO型的结构。
Mechanics properties of Mono-layer Hexagonal Boron Nitride: Ab initio study
介绍了一种利用从头算密度泛函理论对单层h-BN弹性性质进行连续描述的方法。通过将弹性应变能量密度展开为泰勒级数，在五阶项之后截断应变，来表示弹性响应的这种严格的连续描述。我们得到了14个非零的独立的弹性常数，直到十阶张量。我们预测的压力依赖的二阶弹性模量。这种连续体制剂是适合纳入有限元法。
Ab-initio density functional study of O on the Ag(001) surface
用密度泛函方法研究了氧在Ag（001）表面的吸附.从清洁银表面的氧吸附在几个修改（分子，表面上，次表面，银$_2$ O）不同的覆盖率的表征开始进行了研究。除了结构参数和吸附能还功函数的变化，振动频率和芯能级能量计算的吸附结构的更好的表征和更容易比较丰富的实验数据。
Ab initio investigation of the adsorption of zoledronic acid molecule on hydroxyapatite (001) surface: an atomistic insight of bone protection
采用从头算密度泛函理论研究了唑来膦酸分子在羟基磷灰石（001）表面的吸附。从羟基磷灰石本体和表面、唑来膦酸分子到分子在表面的吸附进行了系统的研究。得到了优化的键长和键角，并进行了分析，给出了研究对象之间的结构相似性的证据。计算了具有两种终端的羟基磷灰石（001）表面的形成能，其值约为1.2和1.5 J/m^2，并提供了详细的原子结构信息。我们测定了唑来膦酸分子在表面上的吸附能，在0.25 ML和0.5 ML时分别为-260 kJ/mol和-400 kJ/mol。唑来膦酸对羟基磷灰石表面的强结合亲和力的原子洞察力给出和讨论。
Fermi level influence on the adsorption at semiconductor surfaces - ab initio simulations
在半导体表面的物种的化学吸附进行了分析，显示存在两个贡献的吸附能：键的创建和电荷转移。结果表明，量子表面态的能量受表面电场的影响，但电子和原子核的势能贡献相互抵消。钉扎表面的电荷转移贡献与费米能级无关。因此，对于钉扎在表面的费米能级，吸附能与费米能无关，即与体中的掺杂无关。氢在清洁GAN（0001）和硅在SiC（0001）表面的吸附的DFT模拟证实了吸附能对体中掺杂的独立性。对于费米能级非钉扎表面，电荷贡献取决于费米能级在体中的位置。因此，吸附能对本体中的费米能的变化敏感，即掺杂。对氢原子在覆盖0.75 ML氢的GAN（0001）表面上吸附的DFT模拟证实，通过掺杂从n型到p型的改变，吸附能可以改变约2 eV。
Comprehensive understanding of H adsorption on MoO3 from systematic ab initio simulations
在其许多应用中（特别是作为催化剂载体材料），MoO 3通过氢溢出（从质子和电子源向载体提供H原子）作为储氢介质，MoO 3上H原子的能量学非常重要。尽管氢溢出看似简单，以前报道的从头计算结果的H吸附在MoO 3矛盾的实验工作和其他从头计算结果。在本研究中，我们解决了这些差异，并提供了一个全面的从头计算的理解H吸附MoO 3在体和表面上。为此，我们系统地研究了各种交换相关泛函和各种H浓度，并仔细跟踪各种相关的H位置。对于稀的H浓度，不对称的氧位点（Oa）被发现是最有利的能量。随着H含量的增加，末端（Ot）和Oa位之间的H吸附能的差异变小。以前的矛盾主要归因于忽视的H的位置沿Oa-Oa之字形链的intrabilayer区域。采用现代非经验强约束赋范（SCAN）亚广义梯度近似（GGA），得到了H在体相中和表面上的稀限吸附能分别为-2.89 eV/（H原子）和-2.97 eV/（H原子），H在Oa位间扩散的活化能为0.11-0.15 eV/（H原子），与之前的实验一致。
$Ab$ $initio$ study of the adsorption and dissociation of nitrogen molecule on Fe(111) surface
用密度泛函理论研究了氮分子在Fe（111）表面的吸附和解离。模拟结果表明，吸附和解离需要分子获得相对于表面的平行取向。此外，Fe（111）表面由于其形貌而比Fe（100）表面在解离N2方面更活跃。N2的反键分子轨道与表面Fe原子的部分填充$3d$轨道之间的相互作用可能是N2分子解离的关键。为了破坏N2的三键，表面上的电子密度需要部分转移到分子中，以填充氮分子的反键分子轨道。这一结果为分子在过渡金属表面上的解离机理提供了新的认识。
Role of Van der Waals forces in graphene adsorption over Pd, Pt and Ni
我们报告从头计算与维也纳从头计算模拟包（VASP），旨在阐明（111）Pd，Pt和Ni表面上的石墨烯类结构的吸附机制。为了研究吸附特性，我们模拟了已经形成的石墨烯层。我们提出了一个比较讨论的石墨烯与三种金属的相互作用，侧重于非常特殊的吸附石墨烯超过Pd。
Ab-initio calculations of carbon and boron nitride allotropes and their structural phase transitions using periodic coupled cluster theory
我们提出了一个从头计算研究氮化硼以及碳同素异形体。它们的相对热力学稳定性和结构相变从低到高密度相的研究。压力-温度相图的计算和实验结果进行比较。计算采用量子化学波函数以及密度泛函理论。我们的研究结果表明，预测的能量差异往往取决于所采用的方法的选择显着。计算结果和实验结果之间的比较允许基准的准确性，不同层次的理论。所产生的结果表明，量子化学波函数为基础的理论允许实现系统的改进估计。我们发现，在耦合集团理论的水平上，氮化硼的低密度相和高密度相在0 K时都发生了热简并。这与最近的实验结果一致，表明立方氮化硼在环境条件下不是化学稳定的同素异形体。此外，我们采用计算结果来评估过渡概率从石墨低密度到类金刚石高密度相在一个近似的方式。我们的结论是，母石墨材料的堆叠顺序是至关重要的可能形成的亚稳纤锌矿氮化硼和六方碳金刚石也被称为lonsdaleite。
Carbon and Boron Nitride nanostructures for Hydrogen storage applications through a theoretical perspective
综述了近年来碳和氮化硼纳米结构储氢材料的研究进展。碳和氮化硼纳米结构由于其重量轻和高表面积而被认为在这一前景中是有利的。许多研究人员已经强调了用于移动应用的原始结构的缺点。在这种情况下，考虑到弱范德华相互作用，因此，氢分子与主体材料弱键合，因此吸附能弱，氢分子吸收低。因此，为了调节吸附能以及整体动力学，许多研究者采用了诸如掺杂、轻碱-碱土金属装饰、空位、功能化、压力变化、施加外部电场和双轴应变的方法。原子修饰物理吸附储氢是一种很有前景的储氢方法。在此条件下，主体材料具有较高的存储容量，具有相当大的平均吸附能和可行的吸附/脱附动力学。
Ab initio Study of Aspirin Adsorption on Single-walled Carbon and Carbon Nitride Nanotubes
利用密度泛函理论研究了乙酰水杨酸和阿司匹林在（10，0）碳纳米管（CNT）和（8，0）三嗪基石墨氮化碳纳米管（CNNT）上的吸附性质.据发现，阿司匹林分子结合更强的CNNT与其吸附能为0.67 eV比与CNT与0.51 eV。碳纳米管上较强的吸附能归因于其N原子的高反应性和高电子亲合势。的CNNT表现出当地的电偶极矩，这会导致强烈的电荷重新分配的阿司匹林分子吸附在CNNT上比在CNT上。我们还探讨了外部电场对阿司匹林在这些纳米管上的吸附性能的影响，通过检查其电子能带结构，部分态密度和电荷分布的修改。研究发现，沿特定方向施加的电场在CNNT的间隙区域诱导阿司匹林分子态，这意味着阿司匹林检测的潜在应用。
Gallium adsorption on (0001) GaN surfaces
在吸附动力学模型和能量参数从头计算的框架下，结合实验镜面反射高能电子衍射和理论研究，研究了Ga在（0001）GAN表面的吸附行为.的Ga/GAN吸附等温线的测量允许的平衡Ga的表面覆盖率作为一个函数的冲击Ga通量的量化。的温度依赖性进行了讨论内的{ \em从头计算}为基础的生长模型的吸附考虑到Ga簇的成核。
Properties of the water to boron nitride interaction: from zero to two dimensions with benchmark accuracy
本文用FNQMC、RPA、MP2和耦合簇等方法建立水在零维至二维BN基底上吸附的基准能量与极化率，揭示吸附能非单调变化及各向异性色散机制。
Amorphous Boron Nitride: Ab initio Study of its vibrational properties
氮化硼（BN）是一种结构通用的绝缘体，因为它可以在几种具有有趣的机械和电气性能的晶体结构中找到，使这种材料对技术应用具有吸引力。为了改善非晶相（a-BN）的特性，一些研究小组进行了非晶相（a-BN）的实验和模拟研究，主要集中在电学和结构性能、压力诱导相变和氢化a-BN等方面。在这项工作中，两个非晶结构的计算产生和研究使用从头算分子动力学上的216个原子的超级电池具有两种不同的密度，2.04和2.80克厘米$^{-3}$。遵循我们的欠熔淬火方法，因为它已被证明可以为无序材料及其性能提供良好的结构。报道了这两个样品的拓扑结构、振动态密度和一些热力学性质，并与已有的实验结果进行了比较。一些计算结果也被重新审视。
Free energy landscape of dissociative adsorption of methane on ideal and defected graphene from ab initio simulations
我们研究了甲烷在石墨烯表面的解离吸附。自由能分布，其中包括不同步骤的反应的活化能，计算从约束从头分子动力学。在300 K时，反应势垒远低于实验测得的气态甲烷的键离解能，表明石墨烯表面对甲烷的分解起催化作用.另一方面，势垒仍然比镍表面高得多。因此，甲烷解离在镍上以比在石墨烯上更高的速率发生。该反应是从前体气体生长石墨烯的先决条件。因此，第一单层的生长应该是快速和有效的过程，而随后的层以减小的速率和更可控的方式生长。缺陷也可能影响反应能量学。这是显而易见的，从我们的结果，其中简单的缺陷（斯通-威尔士缺陷和氮取代）导致不同的自由能景观在解离和吸附的过程中的步骤。
New ab initio approach for high pressure systems with application to a new high-pressure phase for boron: perturbative momentum-space potentials
通过使用微扰理论，在这项工作中，我们开发了一种方法，该方法允许在密度泛函计算中使用的平面波基础的大小大幅减少。这种方法可用于赝势和全电子计算，在后一种情况下特别有益。在所有情况下，该方法的优点是可以准确预测任何环境下的可转移性误差。最后，这种方法可以很容易地实现为共轭梯度技术，因此它是计算效率。在这项工作中，我们应用这种方法来研究硼的高压相。我们发现，硼经历了一个相变从二十面体家庭的α-斜方晶系结构，这两个是半导体。α-斜方晶系结构具有比传统的单原子结构低的能量，这支持了硼的金属相以及因此的超导相比简单的单原子晶体复杂得多的断言。此外，我们认为，β-正交结构可能是一个候选的超导相的硼。
Lifting of Ir{100} reconstruction by CO adsorption: An ab initio study
用密度泛函理论和热力学相结合的方法研究了CO在未重构和重构Ir{100}上的吸附，确定了CO覆盖度、温度和压力对两相相对稳定性的影响。与实验数据吻合较好。在零温度下，当CO覆盖度超过0.09 ML的临界值时，（1X 5）重构表面变得比未重构的（1X 1）表面更不稳定。CO分子之间的相互作用被发现是排斥的重建表面上，但在未重建的吸引力，解释了高CO覆盖率的生长（1X 1）岛屿的实验观察。在所有的温度和压力下，我们发现只有两种可能的稳定状态：0.05 ML CO c（2X 2）覆盖在（1X 1）衬底上，和干净的（1 $\times$ 5）重建表面。
Adsorption of ammonia at GaN(0001) surface in the mixed ammonia/hydrogen ambient - a summary of ab initio data
用从头计算方法研究了氨在NH3/NH2/H覆盖的GaN（0001）表面的吸附。NH_3/NH_2/H部分覆盖的GaN（0001）表面的整个位形空间被划分为不同的费米能级钉扎区：Ga断键态（主要裸露表面）（I区），VBM（NH_2和H覆盖表面）（II区）和CBM（NH_3覆盖表面）（III区）。广泛的从头计算表明，电子计数规则（ECR）的有效性，所有的混合覆盖，为接壤这三个区域。吸附进行了分析，使用新确定的依赖性的吸附能在表面上的电荷转移。对于区域I和II，氨以解离吸附，对于大部分空位，氨分解成H吸附原子和HN2自由基，而对于高覆盖度，氨吸附是分子吸附。根据最近发表的理论，解离吸附能强烈地依赖于表面（钉扎）和本体（未钉扎）的费米能级，而分子吸附能仅由与表面的键合决定。分子吸附由与表面共价键合的能量决定。氨吸附在区域III（费米能级钉扎在CBM）导致不稳定的配置，分子和解离这是解释的事实，镓断裂的键位点被双重占据的电子。吸附的氨将8个电子带到表面，需要将电子从Ga断裂键态转移到费米能级，这是能量昂贵的过程。氨在氢覆盖位点的吸附导致在表面产生NH2自由基和H2分子逃逸。过程能量接近0.12 eV，因此不大，但是由于氢分子的逃逸，逆过程是不可能的。
Ab initio tight-binding Models for Mono- and Bilayer Hexagonal Boron Nitride (h-BN)
本文基于极大局域万尼尔函数从头算推导出单层和双层h-BN的有效紧束缚模型，通过考虑四近邻跃迁、应变拟合参数化及双中心近似推广层间跃迁，实现了对K点和M点带边及扭转体系电子结构的精确描述。
Ab initio Investigation of Adsorption Characteristics of Bisphosphonates on Hydroxyapatite (001) Surface
一些双膦酸盐的结构（氯膦酸盐、依替膦酸盐、帕米膦酸盐、阿仑膦酸盐、利塞膦酸盐、唑来膦酸盐、米诺膦酸盐），比较它们在羟基磷灰石（001）表面的吸附能，找出结合亲和力的排序，结果表明帕米膦酸盐的吸附能最大，其次是阿仑膦酸盐、唑来膦酸盐、氯膦酸盐、伊班膦酸盐，米诺膦酸盐和依替膦酸盐最低。
Ab initio prediction of Boron compounds arising from Borozene: Structural and electronic properties
基于密度泛函理论的广义梯度近似，采用第一性原理计算和半经验紧束缚方法计算了两种硼原子团簇的结构和电子性质.无序的作用也被认为是单空位和取代原子。结果表明，纯硼团簇是拓扑平面的，并具有（3c-2 e）键的特征，这可以与芳香性（用NICS估算）一起解释所获得的显著的内聚能值。这种特性使得这些系统与迄今为止最稳定的硼簇合物竞争。相反，在这两种情况下，杂质的引入损害了稳定性和平面性。的能隙值表明，这些集群具有半导体的字符，而当被认为是更大的系统，零值的状态密度被发现专门在HOMO-LUMO间隙。电子输运计算中的Landauer形式主义证实了这些迹象，显示出类似于电容器的低偏置差分电导这些结构。在讨论中突出了与碳团簇的差异和相似之处。
Ab initio Quantum and ab initio Molecular Dynamics of the Dissociative Adsorption of Hydrogen on Pd(100)
用从头算量子动力学和从头算分子动力学方法研究了氢在Pd（100）表面的解离吸附。将所有氢自由度视为动力学坐标意味着高维数，并且需要数千个轨迹的统计平均值。一个有效和准确的治疗，这样广泛的统计，实现在两个步骤：在第一步中，我们评估的从头算势能面（PES），并确定一个分析表示。然后，在一个独立的第二步动力学计算上的PES的解析表示进行。因此，解离动力学的研究没有任何重要的假设，除了波恩-奥本海默近似，无论如何采用时，密度泛函理论计算进行。从头算分子动力学进行了比较，详细的量子动力学计算完全相同的从头算PES。讨论了粘滞几率随动能变化时的量子振荡现象。它们对初始条件的对称性非常敏感。在低动能时，粘附主要受转向效应的影响，这一点用经典轨迹加以说明。转向效应取决于分子的动能，而不取决于分子的质量。零点效应导致量子和经典计算的粘附概率之间的强烈差异。粘附概率的入射角的依赖关系进行了分析，它被发现是在良好的协议与实验数据。结果表明，结合高维动力学计算的势能面的确定，其中考虑到所有相关的自由度，导致氢在过渡金属表面的解离动力学的详细了解。
Strain energy calculations of hexagonal boron nanotubes: An ab-initio approach
用从头计算方法研究了小直径六方硼纳米管的曲率效应。所考虑的硼纳米管的构象即扶手椅（3，3），锯齿形（5，0）和手性（4，2），分别由12，20和56个原子组成。应变能的评估，以检查曲率效应。结果表明，六边形BNT的应变能强烈依赖于半径，而三角形BNT的应变能依赖于半径和手性。
Substrate-mediated Borophane Polymorphs through Hydrogenation of Two-dimensional Boron Sheets
二维硼单分子层材料由于其结构的灵活性、可调的电学和力学性能而从众多的同素异形体材料中脱颖而出。原始硼氢化物多晶型物的稳定性可能通过用原子氢氢化（称为硼氢化物）来改善。然而，精确的吸附结构和潜在的机制仍然是难以捉摸的。采用第一性原理计算，我们证明了最佳配置的独立borophane和金属衬底上生长的。对于独立的β12和χ3硼烯，能量上有利的氢吸附位点在CN=4（CN：配位数）的硼原子的顶部，而α'硼烯的最佳吸附位点在CN=6的硼原子的顶部。与各种金属基板，硼氢化物的氢化配置调制显着，归因于Bpz和HS轨道之间的化学杂化强度。这些发现提供了一个深刻的洞察氢化硼烯和促进稳定的二维硼多晶型物的工程氢吸附位点和浓度。
Crystal chemistry and ab initio investigations of ultra-hard dense rhombohedral carbon and boron nitride
菱形致密形式的碳rh-C2（或六方h-C6）和氮化硼rh-BN（或六方h-B3 N3）基于原始晶体化学方案衍生自菱形3R石墨，所述原始晶体化学方案以量子密度泛函理论内的最小能量基态计算的全晶胞几何优化为后盾。考虑到以扩展晶格为特征的整个六方设置，弹性常数的六方设置的计算提供了大体积模量的结果，即B 0（rh-C2）= 438 GPa，接近于金刚石的体积模量，并且B 0（rh-BN）= 369 GPa，接近于立方BN的体积模量。在三个当代模型的框架下进行的硬度评估使这两个阶段都被认为是超硬的。根据在六方布里渊区中计算的电子能带结构，3R石墨是小带隙半导体，与rh-C2相反，rh-C2的特征在于接近5 eV的大带隙以及两个BN相。
An ab initio study of a field-induced position change of a C60 molecule adsorbed on a gold tip
最近的I/V曲线测量表明，沉积在金纳米结中的C60分子改变其吸附配置时，在2端设置施加有限的电压。这对分子电子学来说是有意义的，因为如果理解了这个过程的机制，一个强大的分子晶体管就可以基于这样的结。我们提出了密度泛函理论为基础的平面波计算，在那里我们研究了分子的吸附在外场的影响下的能量学。特别强调调查可能的避雷针效应，这可能解释在实验中发现的配置之间的切换。我们还分析了我们的结果的吸附能量的静电表达式的总能量，其中的依赖性的极化率的交界处的位置上的C60分子被确定为一个criticalproperty的字段引起的吸附位点的变化。
Growth and Electronic Structure of Boron-Doped Graphene
石墨烯的掺杂以调整其电子结构对于其在碳基电子器件中的进一步使用是必不可少的。从经典的硅基半导体技术中调整策略，我们使用在2D石墨烯网络中掺入杂原子作为实现这一目标的直接方法。在这里，我们报告了在Ni（111）上一方面在三乙基硼烷的化学气相沉积过程中合成硼掺杂的石墨烯，另一方面通过硼从本体中的分离。用X射线光电子能谱学确定了硼的化学环境，用角分辨光电子能谱学分析了硼的化学环境对能带结构的影响。掺杂硼导致石墨烯带向较低结合能的位移。该偏移取决于掺杂浓度，并且对于0.3 ML的掺杂水平，观察到高达1.2 eV的偏移。实验结果与密度泛函理论计算结果一致。此外，我们的计算表明，掺杂硼导致石墨烯优先吸附在顶部面心立方的几何形状，因为在石墨烯晶格中的硼原子，然后吸附在基板面心立方空心网站。与碳相比，硼的较小吸附距离导致石墨烯片在硼原子附近弯曲。通过比较Ni（111）上掺杂和未掺杂石墨烯的计算以及各自的独立情况，我们能够区分掺杂和吸附对石墨烯的能带结构的影响。掺杂和键合到表面两者导致石墨烯带上的相反位移。
Adsorption and STM imaging of tetracyanoethylene on Ag(001): An ab-initio study
研究了四氰基乙烯（TCNE）分子在银（001）表面的吸附.在密度泛函理论范围内计算了吸附结构、电子性质和扫描隧道显微镜（STM）图像。吸附最有利地发生在顶部配置中，其中C=C双键直接位于银原子上方，并且四个N原子与四个相邻的Ag原子结合。TCNE的最低未占分子轨道由于从底物的电子转移而被占据。这种状态在中等负偏压下主导电子光谱和STM图像。我们讨论并采用空间外推技术的STM和扫描隧道光谱（STS）图像的计算。我们的计算图像与实验数据吻合得很好。
Ab initio statistical mechanics of surface adsorption and desorption: II. Nuclear quantum effects
我们展示了如何量子统计力学的路径积分公式可以用来构建实用的{ \em从头计算}技术，用于计算吸附在表面上的分子的化学势，完全包含量子核效应。我们描述的技术是基于计算的潜在的平均力在一个选定的分子，并概括了最近开发的技术为经典的核。本文基于密度泛函理论，采用广义梯度交换关联泛函，对H $_2$ O在MgO~（001）表面低覆盖度的情况进行了计算.我们注意到，非常高的振动频率的H $_2$ O分子通常需要非常大量的时间片（珠）在路径积分计算，但我们表明，这一要求可以显着减少采用热力学积分的想法相对于珠的数量。通过对一组简单模型体系的计算，证明了我们对H $_2$ O/MgO~（001）体系路径积分计算的正确性和有效性。
Discovery of new boron-rich chalcogenides: orthorhombic B6X (X = S, Se)
通过高压高温合成结合从头算晶体结构演化预测，发现了新的富硼硫化物B_6S和硒化物B_6Se，并在室温下用同步辐射X射线衍射和拉曼光谱进行了研究。从粉末X射线衍射数据的Rietveld精化可以看出，两种硫属化物都具有正交对称性，属于Pmna空间群。所有实验观察到的拉曼谱带都归属于理论计算的声子模，并进行了模式分配。用从头算方法预测了新型富硼硫族化合物的力学性能（硬度和弹性模量），发现这两种化合物都属于硬相族（Hv ~ 31 GPa）。
Ab initio investigation of the effects of B-doping on the adsorption of H2O, H2 and O2 molecules at diamond surfaces
本研究通过从头算模拟探究硼掺杂金刚石不同低米勒指数晶面与H₂O、H₂、O₂的相互作用，对比未掺杂金刚石揭示硼对吸附的影响，为防护涂层和电化学器件研发提供参考。
Ab initio study of element segregation and oxygen adsorption on PtPd and CoCr binary alloy surfaces
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理模拟方法，研究了PtPd和CoCr合金在裸表面和有氧吸附层存在下的偏析行为.对于这两个系统，由于合金成分之间的电荷转移的d-带填充的变化，导致的d-带中心的表面原子相比，纯成分的移位，驱动表面偏析和管理的双金属的化学反应性。与先前的发现相反，但与类似的PtNi合金系统一致，在富Pt的PtPd合金中发现Pt原子在表面层中富集和Pd原子在第一次表面层中富集，尽管与纯Pt相比，纯Pd的表面能较低。类似地，Co表面和Cr亚表面偏析发生在富Co的CoCr合金中。然而，在吸附氧的存在下，Pd和Cr占据优先的表面位点，由于它们的电负性较低，从而更强的氧亲和力相比，Pt和Co，分别。在任何一种情况下，计算的合金表面上的氧吸附能大于纯组分时，更高贵的组件是存在于次表层。
Ab-initio calculation of the effect of stress on the chemical activity of graphene
石墨烯层是稳定的、坚硬的和相对惰性的。我们研究了拉伸应力如何影响$σ$和$π$键以及由此产生的化学活性变化。应力对$π$键的影响更强，这些键可变得具有化学活性并更强地与吸附物质结合。在拉伸时，单个C键在混合$120^{o}$和$90^{o}$的几何结构中被活化;这是$sp^{2}$和$sp^{3}$键合之间的中间状态。我们使用从头计算密度泛函理论研究氢在大团簇和石墨烯的二维周期模型上的吸附。讨论了交换关联泛函对吸附能的影响。
Preserving the 7x7 surface reconstruction of clean Si(111) by graphene adsorption
我们采用室温超高真空扫描隧道显微镜（UHV STM）和{ \em ab-initio}计算来研究吸附在Si（111）$-$ 7 $\times$ 7表面上的石墨烯薄片。该半导体衬底的特征7 $\times$ 7重构可以在所有扫描偏压下通过石墨烯解析，因此表明半导体衬底的原子构型在石墨烯吸附时不改变。大规模的{ \em ab-initio}计算证实了这些实验观察结果，并指出界面石墨烯和硅原子之间缺乏化学键合。我们的工作为石墨烯和高活性表面之间的原子级化学提供了深入了解，指导了石墨烯基异质结构中未来的钝化和化学相互作用工作。
Realization of Quantum Anomalous Hall Effect in Graphene from \textit{n}-\textit{p} Codoping Induced Stable Atomic-Adsorption
利用第一性原理计算方法，研究了通过电荷补偿的\textit{n} - \textit{p}共掺杂方案，从稳定的3 \textit{d} -原子吸附在石墨烯中实现量子反常霍尔效应的可能性.作为具体的例子，我们表明，长程铁磁性可以建立共掺杂3 \textit{d}过渡金属和硼原子，但只有镍共掺杂剂可以打开一个全球的整体差距，以窝藏量子反常霍尔效应。我们估计的铁磁居里转变温度可以达到超过10开尔文的各种共掺杂浓度。
Friction of Water on Graphene and Hexagonal Boron Nitride from ab initio Methods: Very Different Slippage Despite Very Similar Interface Structures
摩擦是液体/水/固体界面处耗散的主要来源之一。尽管最近的进展，水/固体摩擦与固体表面的结构和能量学的详细了解是缺乏的。在这里，我们第一次表明，\textit{ab initio}分子动力学可以用来解开纳米级水的结构和液体水与石墨烯和六方氮化硼接触的摩擦之间的联系。我们发现，虽然界面呈现出非常相似的结构之间的两个片，氮化硼上的摩擦系数是$\approx 3$倍大于石墨烯。这是因为特定的电子结构效应引起的氮化硼上的能量景观的更大变化。我们讨论了一个微妙的依赖表面上的原子细节的摩擦，这是不相关的润湿性能，可能会有显着的影响，在纳米尺度上的水的运输，与膜的开发脱盐和渗透电力收获的影响。
Interface magnetic moments enhancement of FePt-L1$_0$/MgO(001): an ab-initio study
用密度泛函方法研究了FePt-L_1 $_0$与MgO（001）合金的界面。由于面心四元L1 $_0$相的堆叠是由交替的Fe和Pt平面形成的，因此研究了Fe和Pt终止的接触层。此外，由于这两个系统的面内晶格常数之间的大的失配，我们选择了一些共同的$a$值为两种合金，以探索详细的吸附能，电子结构和界面磁性。通过从总能量中减去清洁的FePt和MgO合金的能量来计算吸附能。当Fe/Pt原子位于O物种的$top$上时，其优选的吸附几何位置对于其余位置具有较小的吸附能。我们发现，扩大MgO晶格增强的磁矩的Fe物种，但Pt的时刻几乎保持不变。
Ab initio study of the TiO$_2$ Rutile(110)/Fe interface
用{ \it ab initio}密度泛函理论研究了Fe在金红石（110）表面的吸附.我们讨论了单个Fe原子的沉积，增加Fe覆盖率，以及小Fe团簇的吸附。结果表明，实验中发现的不同界面结构可以理解为Fe原子首先降落在金红石表面的吸附。一方面，如果单个Fe原子沉积，则形成强的界面键。另一方面，沉积的Fe团簇中的Fe-Fe键导致三维生长模式。在这两种情况下形成的主要是离子Fe-氧化物键，并且由于界面态，表面的电子带隙减小。除了结构和电子性质外，我们还讨论了界面对磁性的影响，发现界面内稳定的Fe磁矩和感生磁矩导致了金红石（110）/Fe界面处Fe原子的大自旋极化。
Energetics and bonding properties of the Ni/$β$-SiC (001) interface: an ab-initio study
采用高精度的第一性原理全电子FLAPW方法研究了Ni单分子层在$β$ -SiC（001）表面的吸附.总能量计算的Si-和C-终止表面显示高Ni-SiC吸附能，相对于其他金属，确认强反应性和稳定性的过渡金属/SiC界面。这些高结合能，约7.3-7.4 eV，显示与强的$p$ - $d$杂化有关，这对于表面终止和不同的吸附位点是共同的，尽管存在大的失配，但可以稳定覆盖层生长。详细分析了成键机理、表面态杂化、电荷转移和表面核能级移动，揭示了成键的强共价性。适当的会计后的Madelung长期，核心水平的转变是遵循电荷转移的趋势。
Conducting boron sheets formed by the reconstruction of the α-boron (111) surface
采用最小跳跃方法，首次将系统的从头计算结构预测应用于α-硼（111）表面的低能表面重构.新的重建几何形状进行了鉴定，并仔细表征的结构和电子性质。我们的计算预测形成的平面，单层片的表面，这是负责导电表面状态。此外，孤立的硼片被证明是基态的二维结构在真空中的空穴密度为η=1/5，因此是一个潜在的候选者作为硼纳米结构的前体。
New Superconducting and Semiconducting Fe-B Compounds Predicted with an Ab Initio Evolutionary Search
通过从头算高通量和进化搜索相结合的方法，在已知的Fe-B体系中确定了1：4、1：2和1：1组成的新的候选基态。我们发现，建议oP 12-FeB 2稳定的2D硼层分解成1D链，而oP 10-FeB 4稳定的3D硼网络的失真。这些结构的独特性产生了一系列显著的性质：oP 12-FeB 2有望成为第一个半导体金属二硼化物，oP 10-FeB 4具有声子介导的超导性，Tc为15-20 K。
Graphyne as the anode material of magnesium-ion batteries: ab initio study
石墨烯是一种单原子层结构的碳六元环，通过一个乙炔键连接，是一种很有前途的可充电电池阳极。本文采用密度泛函理论对石墨炔作为镁离子电池负极材料进行了第一性原理研究。主要研究了镁在石墨炔表面的吸附。计算了不同Mg修饰石墨炔结构的吸附高度、吸附能量、最稳定吸附位、能带结构和态密度以及Mg扩散的能垒等结构性质。作为石墨炔结构的能带结构和DOS的结果，发现原始石墨炔和Mg修饰的石墨炔结构分别显示半导体性质和金属行为。此外，镁在石墨炔上的迁移行为的主要扩散路径是由轻推弹性带（NEB）方法确定的。
Zinc dialkyldithiophosphates adsorption and dissociation on ferrous substrates: an ab initio study
本研究采用第一性原理密度泛函理论模拟，探讨了二烷基二硫代磷酸锌在铁基基底上的吸附与解离机制，发现铁基底使分子解离在能量上高度有利并改变反应路径，而表面氧化会降低分子-基底相互作用，为磷酸盐摩擦膜的早期形成提供了见解。
First principles modeling of oxygen adsorption on LaMnO3 (001) surface
我们提出并讨论了原子和分子氧在固体氧化物燃料电池阴极模型材料LaMnO 3（001）表面的吸附和扩散的从头算DFT平面波超原电池计算结果。从气相中的O2分子的解离吸附是积极有利的表面Mn离子，即使在无缺陷的表面上。吸附的O离子的表面迁移能被发现是相当高的，1.6 eV。我们预测，吸附的O原子可以渗透到电极的第一平面时，更多的移动表面氧空位（迁移能为0.69 eV）的方法，O离子强烈结合到表面Mn离子。从头算热力学预测，在典型的SOFC工作温度（~1200 K）下，吸附有氧原子的MnO 2（001）表面在很宽的氧气压力范围内（高于10^2 atm）是最稳定的。
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